Sciencemag.cz
Doporučujeme
V diamantu je uhlík vázán k dalším 4 atomům uhlíku, v dalších modifikacích uhlíku tomu ale bývá jinak. V nanotrubičkách či grafenu (a stejně v grafitu, kde vrstvy mezi sebou vážou jen slabé Van der Waalsovy síly) existují vazby mezi třemi atomy uhlíku se střídajícími se dvojnými vazbami, takže i obyčejný grafit („molekula“) mj. má aromatický charakter.
Mechanické i elektromagnetické vlastnosti různých modifikací uhlíku se v závislosti na podobě kovalentních vazeb od sebe podstatně liší. Na japonské University of Tsukuba nyní navrhli pentadiamant, který by oba hlavní způsoby vazeb mezi atomy uhlíku formy (hybridizase sp3 a sp2; sp3 je struktura čtyřstěnu jako u diamantu, sp2 trojúhelníková struktura s násobnými vazbami) obsahoval v jediné struktuře. Takto kombinovaný materiál by měl být ještě tvrdší než diamant, takže by mu mohl podstatně konkurovat v průmyslovém využití. Výsledky jsou založeny na počítačových simulacích pomocí metody DFT (density functional theory). Míra tvrdosti popsaná Youngových modulem je u diamantu 1 200 GPa, pro pentadiamant uvádí odhad/teoretický model 1 700 GPa, očekávaný rozdíl je tedy značný. Kromě průmyslového řezání a vrtání by pentadiamant mohl najít uplatnění i přímo ve výzkumu, např. při dosahování obřích tlaků pomocí diamantových kovadlinek (laboratorní simulace extrémních prostředí ve vesmíru, výzkum supravodivosti, kde za obřích tlaků často není nutná tak nízká teplota apod.).
Navíc by pentadiamant měl být mnohem lehčí, s hustotou blízkou spíše grafitu než diamantu.
Samozřejmě zbývá „maličkost“ – jak tuto formu uhlíku připravit, a dále pak ověřit, zda má opravdu předpokládané vlastnosti.
Yasumaru Fujii et al. Pentadiamond: A Hard Carbon Allotrope of a Pentagonal Network of sp2 and sp3 C Atoms, Physical Review Letters (2020). DOI: 10.1103/PhysRevLett.125.016001
University of Tsukuba/Phys.org
Kredit: University of Tsukuba
Struktura pentadiamantu. Bílé atomy uhlíku jsou obklopeny 4 sousedy, černé vázány ke třem sousedům. Mezi dvěma černými je pak dvojná vazba. Vypadá to, že základní geometrickou jednotkou je pětiúhelník (ne ale rovinný), odtud název.
Že by konečně materiál vhodný pro tvorbu vesmírného výtahu?